基于Pro/E的装配体三维仿真设计方法

HEATS · 发表于 2010-9-13 22:03:27

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1 前言

    在机械制造业，现在有很多企业把产品的设计、分析、制造、产品的数据管理和信息技术集于一体.这种先进的管理方式属于企业信息化的范畴。并且这种先进的管理方式也引发了设计领域的巨大的变化。第一次大的变化是八十年代CAD软件的推广，国内普遍使用的是AutoCAD软件。利用AutoCAD软件使许多机械工程师逐渐地甩掉了图板。第二次大的变化是大量三维CAD软件的不断出现，如:Pro/Engineer,aolidworks,3Dmax等。三维 CAD软件不仅仅可以实体造型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、动力学分析、强度分析等。因此运用三维设计软件的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。AutoCAD软件虽然可以进行简单的三维实体模型设计，但设计出模型后的处理工作是无法实现的。

    2 Pro/Engineer软件的介绍

    Pro/Engineer软件是美国PTC(参数技术公司)公司推出的工程设计软件，简称Pro/E。其功能强大，参数化特征造型使其占据的三维设计领域的软件市场份额越来越大，尤其在我国的CAD/CAM研究所和工厂得到了广泛应用。它的技术特点就是参数化管理，所有的算法都是失量化的，三维与二维图形元素间具有关联性，是目前不可多得的计算机辅助设计软件。Pro/E经过了20,2000i,2000i2等版本的不断升级，也随着该公司对其他相关技术公司的合并进程，很多新功能都引人进来，因此使Pro/E的强大功能对所有产品开发者都具有高度的可用性。从"拖动操作"到"智能制图"，简化并精练了用户对Pro/E的体验过程。简洁而直观的工作流程把常规操作中鼠标移动距离和菜单打开次数大大减少了。并且把行业中功能最强大、最高效的工具应用到用户所有的设计任务中。Pro/E还引用了行为建模功能:一种全面的、目标驱动的设计工具，能让工程师通过捕捉的设计要求和目标，来最佳地驱动产品的开发过程。也包括了一些在整个装配过程中评估行为的功能。在装配零件时，设计人员可以快速简单地把零件装配起来，然后评估真实的产品将如何动作。

    3 软件在设计装配体中的应用

    在传统设计中，工程师在设计时大脑中先产生的是三维实体图像，然后利用工程图学中的视图、剖视图、断面图、局部放大、简化画法等表达方法，及正投影规律，遵循工程图学国家标准，把大脑中产生的三维实体图像用二维图形表达出来。而三维软件的产生如Pro/E使工程师在大脑中先产生的是三维实体图像可以直接仿真到屏幕上，既形象又直观。因此，应用Pro/E软件进行设计使工程师思想不经"翻译"直接直观的交流，是直接自然的思维过程，表达更直接、准确，清晰。与二维设计不同的是，在装配体的设计中，不是先画装配图。而是从每个零件的三维设计开始，然后进行装配。在Pro/E软件中装配体设计有两种方法:一种是在装配环境中完成零件设计，这种方法称为"自上而下"的设计方法。在设计中，工程师头脑中先产生的是装配体的形状，再通过装配的总体构架详细进行每个零件的设计，最后把设计的零件自动装配在装配体上，无须添加任何约束。另一种方法是先设计每个零件.然后把设计好的零件一个个地进行装配，发现间题及时进行修改，利用同轴、贴面等装配关系，经过简单的拖拉就可以完成装配。利用软件的编辑功能，可以使工程师在设汁中自由地对装配体上零件进行修改，修改后会自动地同步反映到该零件图上。

    4 设计实例:滑动轴承的装配

    滑动轴承的装配是机械设计中常用的传动组件，是典型的活动零件装配，创作步骤如下:

    (1)启动PnolEngineer。在菜单栏中执行File->New命令。在弹出的New对话框中选择Type栏中的Assembly单选框和 Sub-type栏中的Design单选框，并在Name输入框中填写文件名，最后单击OK按钮确认，即可开始零件装配。

    (2)调人滑动轴承轴承盖零件。执行菜单管理器中的Component"Assembly命令，在Open对话框中选取第五篇中制作的实例88滑动轴承轴承盖，单击Open按钮，调人装配窗口。如图1所示。单击OK按钮关闭Component Placement对话框。

(3)调人滑动轴承轴承座零件。执行菜单管理器中的Component"Assemble命令，在Open对话框中选取滑动轴承轴承座，单击Open按钮，调人装配窗口。如图2所示。

(4)接合面吻合定位。在如图3所示的Component Placement对话框中的Conetraint Type栏下选取Mate项。分别选取轴承盖和轴承座的接合平面，如图4所示。

(5)圆柱面定位。在component Placement对话框中的Canstrairtt Type栏中选取Insert项。选取轴承座和轴承盖对应的轴圆柱面，如图5所示。

    (6)轴线定位。在Component P2aesment对话框中的Constraint Type栏下选取Align项。分别选取轴承座上的螺纹孔的轴线与轴承盖的对应的螺纹孔的轴线，单击Component Placement对话框中的OK按钮，完成本步操作。

    (7)调人油杯零件。执行菜单管理器中的component Assemble命令，在Open对话框中选取旋盖式油杯，单击Open命令.调人装配窗口。如图6所示。

(8)接合面平移定位。在Gomponent Placement对话框中的Gonstraint Type栏下选取Mate项。分别选取轴承盖放置油杯的顶面和油杯的底圆面，单击Component Placement对话框中的Mate的offset属性，修改值为-5。如图7所示。

(9)圆住面定位。在Component Placement对话框中单击按钮，在Constraint Type栏中选取Insert项卜选取油杯接口圆柱面和轴承盖放置油杯孔的圆柱面，单击Component Placement对话框中的OK按钮，完成装配，效果如图8所示。

    5 结论

    随着三维设计的发展，将会出现无图纸化生产，即通过三维软件设计的模型，不在经过工程图，直接经过数据加工软件处理，在数据加工设备上进行加工，生产出产品。用Pro/Engineer软件在设计过程中，也会出现一些问题如在三维实体生成二维图纸时，是完全按照投影关系得到的.而且在装配体设计中，会有很多标准件，如齿轮、轴承、螺纹联结和弹簧等，直接投影不符合我国制图标准中规定的画法，给看图的人带来视觉上的困难。解决的办法是:设不同的图层，将实际三维实体放在一个图层上，再设一个特定三维实体，使其生成的二维图纸符合我国制图标准，放在另一个图层上，三维实体生成二维图纸时，关闭一个实际三维实体的图层，使其生成的二维图纸符合我国制图标准中规定的画法。【MechNet】

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